低弹模高抗渗性防渗墙混凝土配合比设计研究.pdf

7 6 江苏建筑 2 0 1 2年第 1 期 ( 总第 1 4 6期 ) 低弹模高抗渗性防渗墙混凝土配合比设计研究 王馨玉 ， 任虎平 2 ( 镇江市建设工程管理处 ， 江苏镇江2 1 2 0 0 0 ； 镇江市亿鑫城建有限公司 。 江苏镇江2 1 2 0 0 0 ) 【 摘 要】 文章结合乐眉水库坝体防渗墙混凝土试验研究， 通过正交试验， 分析了水胶比、 膨润-+ - t、 引气剂用量3因素 对防渗墙 混凝 土抗压强度、 劈裂抗拉强度、 弹性模量和渗透 系数 的影响。研 究结果表 明： 水胶比和 引气剂掺量是影响防渗墙 混凝土抗 压强度 、 劈裂抗拉 强度和弹性模 量的关键 因素 ， 水胶 比和膨润土掺 量是影 响防渗墙混凝土渗透 系数 的关键 因素 从 满足抗压强度( 5 MP a ) 和弹性模量( 2 0 0 0 M P a ) 和 良好 的抗渗性 能等方面来看 ， 防渗墙混凝土的 最佳 配比为 ： 膨润土掺 量 5 0 ， 水胶 比 0 9 ， 引气剂用量 0 0 2 。 【 关键 词】 防渗墙混凝土； 力学性能； 渗透系数； 配合比设计 【 中图分类- T U 5 2 8 3 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号1 1 o o 5 6 2 7 0 1 2 0 1 2 ) 0 1 0 0 7 6 0 2 M i x P r o p o r t i o n De s i g n a n d S t u d y o f t h e S t i c k u p t o Le a k a g e Co n c r e t e o f Da m W a u wi t h Lo w El a s t i c M o d u l u s a n d H Ant i Pe r me a b i l i t y W ANG Xi n - y u R EN Hu - p i n g ( 1 Z h e n j i a n g C o n s t r u c t i o n P r o j e c t Ma n a g e me n t O K i c e 。 Z h e n j i n g J i a n g s u 2 1 2 0 0 0 C h i n a ； 2 Z h e n j i a n g Y i x i n U r b a n C o n s t r u c t i o n C o ， L i d ， Z h e n j i a n g J i a n g s u 2 1 2 0 0 0 C h i n a ) Ab s t r a c t ：C o mb i n e d w i t h t h e r e s e a r c h o f t h e c u t o ff w a l l c o n c r e t e o f Gu a n g x i L e me i Re s e r v o i r a n d b y u s i n g o r t h o g o n a l t e s t ， t h i s p a p e r a n a l y z e s t h e i n fl u e n c e o f t h e w a t e r - b i n d e r r a t i o ， b e n t o n i t e mi x i n g a mo u n t a n d a i r - e n t r a i n i n g a g e n t a mo u n t t o t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h ，c r a c k a n d t e n s i l e s t r e n gth ， e l a s t i c mo d u l u s a n d p e r me a b i l i t y c o e ffic i e n t o f t h e c u t o ff wa l l c o n c r e t e T h e r e s u l t s o f t h e s t u d y s h o w t h a t t h e w a t e r - b i n d e r r a t i o a n d a i r - e n t r a i n i n g a g e n t a mo u n t a r e t h e k e y f a c t o r s i nfl u e n c i n g t h e c o mp r e s s i v e s t r e n gth ，c r a c k a n d t e n s i l e s t r e n gth ，e l a s t i c mo d u l u s o f t h e c u t o ff wa l l c o n c r e t e T h e wa t e r - b i n d e r r a t i o a n d b e n t o n i t e mi x i n g a mo u n t are t h e k e y f a c t o r s o f t h e p e rme a b i l i t y c o e f f i c i e n t F r o m t h e a s p e c t o f me e t i n g t h e c o m p r e s s i v e s t r e n gt h f 5 MP a ) ；e l a s t i c mo d u l u s ( 2 0 0 0 MP a ) a n d g o o d a n t i - p e rme a b i l i t y ， t h e b e s t p r o p o r t i o n o f c u t o ff w a l l c o n c r e t e i s ： 5 0 o f b e n t o n i t e m i x i n g a m o u n t ， 0 9 o f w a t e r - b i n d e r r a t i o a n d 0 0 2 o f a i r - e n t r a i n i n g a g e n t a mo u n t Ke y wo r d s ：c u t o ff wa l l c o n c r e t e ； me c h a n i c a l p r o p e r t i e s ； p e r me a b i l i t y c o e ffic i e n t ； mi x p r o p o rt i o n d e s i g n 0引 言 自从 2 0世纪 5 O年代初 开始使用 刚性混凝 土在水利 工 程上建造防渗墙以来 ，刚性防渗墙已经在水利 工程 中发 挥 了重要作用 ，但是在特定条件下 也发现了刚性 混凝 土存 在 很多缺 点 ， 包括 弹性模量 高 ， 弹性变形能力差 ， 与周 围土层 沉降差大 ， 容易形成 裂缝 ， 水泥和钢材用量大造价高【 。针 对刚性混凝土 防渗墙存在 的上述 问题 ，本文结合乐眉水库 坝体 防渗墙混凝土试验研究 ， 重点研 究了水胶 比 、 膨润土掺 量 、 引气剂用量 3因素对防渗墙混凝 土抗 压强度、 劈裂抗拉 强度 、 弹性模量和渗透系数的影响 。 l 乐眉水 库坝体 防渗墙混凝土简介 为适应乐 眉水库 坝基、 坝体变形和抵御地震破坏 ， 工程 设 计指标 见表 1 。为确保 混凝土各项参数满 足设计要求 ， 并 表 1 乐 眉 水 库 防渗 墙 混 凝 土 设 计 指 标 表 2 防渗墙混凝土不 同影响 因素和水平 A 水胶 比 0 8 5 B 膨润土掺量 4 0 C 引气剂用量( ) 胶材0 O 9 0 50 0 01 0 9 5 6 0 O O 2 【 收稿日 1 2 0 1 1 - 0 9 - 2 0 作者简介】 王 馨 玉 ， 镇 江 市 建 设 工 程 管 理 处 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 2年第 1 期 ( 总第 1 4 6期) 为工程提 供技 术经济合理的混凝土配合 比，进行混凝 土试 验研 究专项工作 。研制一种适用 的高性能 防渗墙混凝 土成 为该 工程 的一个关键。防渗墙混凝土试验 的技术关键是 要 7 7 载时 ， 防渗墙不会 产生断裂漏水 ， 施工要求混凝土 流动度大 目粘聚性好 、 浇筑时不堵管。 2 原材料与试验方 案 求混凝 土具有低弹性模量和高抗渗性 当大坝 承受最 大荷 2 1 原材料 表 3 防渗墙 混凝 土具 体配合比 ( 下转第 9 8页 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 9 8 江苏建筑 2 0 1 2年第 1 期( 总第 1 4 6期 ) 不可装药起爆 。 ( 1 1 ) 爆破作 业过程 突遇雷雨 ， 应 停止一切 爆破 作业 所有人员迅速撤至安全地带 ，同时向各 主要路 口派出警戒 人员 。 ( 1 2 ) 警戒人 员要 带齐警戒装置 ， 并定人 、 定地点 、 定责 任。警戒人员 不到位或到位未发 出安全信号 ， 不准起爆 。 ( 1 3 ) 工地要 建立各种管理制度 和安全 责任制度 ， 并 时 刻加 强安全管理 和安全教育 ，对公安机关发 出的安 全管理 禁令 ， 要立即无条件执行。 ( 1 4 ) 严 格爆破 器材管 理 ， 严 防丢失 ， 施 工工 地不得 存 放任何爆破器材 。 ( 1 5 ) 爆 破时 间严 格确定 在工人 下班后 ， 中午 ： 1 1 ： 3 0 1 3 ： 3 0 ； 下午 ： l 8 ： O 0 1 9 ： 0 0 。 1 1 结 语 施 工单位 应根 据本地 公安 机关 相关规 定 办理 审批 手 续。然后再进行爆破作业 。 按上述方案施工 在安全 、 质 量、 施工进度等方 面均取得 了较好的效果 参考文献 【 l 】 江正荣 建筑施 工计算手册【 M 】 2版 中国建 筑3 7- 业 出版 社 2 0 0 7 表 1 爆破作业点有毒气体 允许浓度 ( 5 ) 地下爆破作业点有毒气体允许浓度如表 1 。 ( 6 ) 确保充填长度 ， 防止 冲炮发生 。 ( 7 ) 覆盖防护 ： 在井 口用高 2 0 c m左右木块垫出一 定空间， 上搭钢管架； 用 中1 2 钢筋片( 5 c m x 5 c m) 覆盖在 井 口上( 片问重叠不少于 1 0 c m用铁丝扭 结 超 出井 口边 沿 不少于 2 0 c m； 钢筋网上覆 盖 1层木 板 ， 大于桩径 3 0 c m 4 0 c m； 均匀铺上 3 层砂袋。 ( 8 ) 严格执行 民用爆破物 品安全管理 条例 中有关规 定 ， 按批准 的爆破设计书施工 ， 切 实保证爆破作业全过程 的 安全。 ( 9 ) 整个爆 区安 全防护工作 ， 要 做全做严 ， 绝对禁止 安 全防护措施不充分的爆 破作业行为。 夸l e r ， 9 j 业j j 业业夸 jk- 曹 夸譬 j 业 I 妊jk 夸k jl e jl t 业 k- 业坐螺 妇 I k f 上接第 7 7页 ) 胶凝材料 ：兴安海 螺水泥有 限公司生产 的 P 0 4 2 5普 通硅酸盐水泥 ， 来宾市 江南粉磨有 限公 司生产 的矿粉 。 膨润 土 ： 来宾市膨润土有限公司生产的膨润土 。 其主要 矿物成分为蒙脱石 。膨润土的密度为 2 8 3 11 1 3 。 骨料 ： 砂 为天然河砂 。 砂的细 度模数 为 2 5 0 石子 为花 岗岩碎石 。 石子级配为二级配 ， 石子的最大粒径为 3 1 5 ram。 外加剂 ：试验使用 的减水剂江 苏省建筑科学研 究院产 的聚羧酸减 水剂 ( P C A 一 1 ) ， 试 验使 用的南 宁安 比尔 建材有 限公 司生产 的植物酯类 引气剂 ( A F G) 。 2 2试 验 方 案 本试验方案考察水胶 比、 膨 润土掺量 、 引气剂用 量 3因 素对防渗墙混凝土主要 技术性能的综 合影 响 ， 水胶 比、 膨 润 土掺 量 、 引气剂用量 3因素各选取 3个水平 ， 影响 因素及水 平见表 2 ， 设 计正交试 验选用正交 表 L 9 ( 3 4 ) ， 所选取 的因素 及水平正交排列见表 3 。混凝 土试件成 型后放在拌合室( 温 度 2 0 3 o C， 相对 湿度 为 6 O ) 养 护至 4 8 h拆模 ， 拆 模后 进 标准养护室( 温度 2 0 3 ， 相对湿 度为 9 0 ) 养护 。混凝 土 抗压强度试验 、 劈裂抗拉强度试验 、 弹性模量试验和渗透系 数试验均参照水工混凝土试验规程 ( S L 3 5 2 2 0 0 6 ) 。 3 试验结果与分析 分别 对抗 压 、 劈 裂抗 拉 、 弹性模 量和相 对渗透 系数等综 合性 能进行极差分析 ， 分析结果见表 4 。 由极差分析表可 以看出 ，各因素对塑性混凝土技术性 能影响的规律如下 ： ( 1 ) 影响防渗墙混凝土抗压强度的主要因素是膨润土 掺量 和水胶 比 ， 水 胶 比越大 ， 混凝土抗 压强度损失越 明显 。 而膨润土 的掺 量增 加也会引起混凝土强度 的降低 ，甚 至比 水胶 比的影 响更 大。 ( 2 ) 影响防渗墙混 凝土劈 裂抗拉强 度的 主要因素 也是 水胶 比和膨润土掺量 ， 和对抗压强度的影响规律一致 ， 水胶 比和膨润土掺量的增加都会影 响劈裂抗拉强度 的降低。 ( 3 ) 影响 防渗 墙混凝 土抗 压弹性模 量的 主要 因素是水 胶 比和膨 润土掺量 当膨润 土掺量 达到 6 o 弹性模 量只有 膨润土掺量 为 4 0 的 1 ， 2左右 。水胶 比对 弹性 模量 的影 响 也很大 ， 水胶 比越大 ， 弹性模 量下 降幅度越 大。引气剂用量 的多少也有影响 ， 引气剂用量越多 ， 弹性模 量越 小。 ( 4 ) 影 响防渗墙混凝 土相对渗 透系数 的主要 因素是 水 胶 比和引气剂用 量 ， 当水 胶 比越大 ， 相对渗 透系数越 大 ， 抗 渗性 能越差 ； 引气剂用量 增加时 ， 相对渗 透系数减 小 ， 抗 渗 性 能变好 ；膨润土掺量 的多少对混凝土抗渗性 能的影响不 明显 。 ( 5 ) 从 满 足抗 压 强 度 ( 5 MP a ) 和 弹性 模 量 ( 2 0 0 0 MP a ) 和 良好 的抗渗性 能等 方面来看 ， 影 响防渗墙混凝 土的 最佳配 比为 ：膨润土掺量 5 0 水胶 比 0 9 ，引气剂 用量 0 0 2 。 参考 文献 l 1 史迅 塑性 混凝土防渗墙在 三峡二期 围堰 中的应 用f J 】 施工技术 2 0 0 0 ( 5 ) ： 3 6 3 7 f 2 1 王树 林 塑性混凝 土防渗墙技 术在 册 田水库 坝体 中的 应用f J 1 防渗技术， 2 0 0 2 ( 1 ) ： 2 2 2 3 3 1 高仲璞 塑性 混凝土在水 口水电站主 围堰 防渗墙 中的 应用fJ 1 人 民长江 ， 1 9 9 9 ( 1 2 ) ： 2 3 2 5 刘数华， 冷发光， 罗季英 建筑材料试验研 究的数 学方 法f M 1 北京： 中国建材工业出版社 ， 2 0 0 6 f 5 1 刘顺忠 数理统 计理论 、 方 法、 应 用和 软件 计 算【 M 】 武 汉： 华 中科技 大学 出版社 ， 2 0 o 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m